Серверные технологии хранения данных в среде Windows® 2000 Windows® Server 2003

Компания Microsoft предоставляет инструментарий разработки программного обеспечения для теневого копирования томов, реализуемый на базе договора о неразглашении. Набор SDK в основном предназначен для представителей трех обширных аудиторий.

Независимые поставщики программного обеспечения, предназначенного для теневого копирования томов, включая Microsoft Exchange, SQL Server, Oracle, SAP, Sybase и др.

Независимые поставщики программного обеспечения, разрабатывающие приложения резервного копирования и управления подсистемами хранения. Такие поставщики могут создавать программное обеспечение для отправки запросов службе теневого копирования томов.

Независимые поставщики программного и аппаратного обеспечения, предназначенного для резервного копирования, восстановления после ошибок и обеспечения целостности данных. В качестве примера можно привести компании VERITAS, EMC и их конкурентов в этой отрасли. Такие поставщики разрабатывают программное обеспечение для предоставления моментальных снимков.

Если приложение не имеет кода, поддерживающего службу моментальных снимков, данные приложения все равно будут скопированы с сохранением целостности, как в том Случае, если файловая система не может штатным образом завершить свою работу. Если приложение содержит код для поддержки службы моментальных снимков, от приложения ожидается поддержка службы и в операциях восстановления данных. Приложение выдает некоторые данные (например, какие файлы необходимо копировать, а также методологию резервного копирования и восстановления) при запросе резервного копирования. От приложения также ожидается обработка этих данных, когда потребуется операция восстановления.

Рис. 5.8. Архитектура теневого копирования томов

Резервное копирование и восстановление данных, реализованное в операционных системах Windows, не всегда работает со стопроцентной надежностью. Новая служба моментальных снимков позволяет достичь максимальной надежности, поддерживая более сложные сценарии, которые до этого момента были недоступны в Windows.

Архитектура теневого копирования томов в Windows ХР и Windows Server 2003 включает в себя четыре типа модулей (рис. 5.8).

Модули записи.

Модули запроса.

Служба теневого копирования томов.

Поставщики.

Эти модули подробно рассматриваются в разделах 5.6.1–5.6.4.

В контексте различных модулей, формирующих службу моментальных снимков, второй поставщик моментальных снимков снабжен компонентом для режима ядра, который отсутствует у первого поставщика. Служба поставщика моментальных снимков на рис. 5.8 выделена серым цветом, что подчеркивает предоставление компанией Microsoft функции, которую остальные поставщики программного обеспечения не пожелали предоставлять в виде службы. Кроме того, Microsoft предлагает и другие компоненты, но их функциональность ограничена определенным приложением или набором опреде-

ленных функций; таким образом, от поставщиков ожидается создание компонентов средствами SDK.

Модули записи и поставщики должны внедрить отдельного внепроцесс- ного поставщика СОМ, как описано в SDK [9] , для теневого копирования томов. Поставщики обычно реализуются в виде «конечного автомата». Автомат переходит из одного состояния в другое при получении события, сгенерированного службой теневого копирования. Поставщик получит событие (сгенерированное службой теневого копирования), однако тип события зависит от текущего статуса поставщика и от наличия ошибок в работе. Другими словами, поставщик ожидает получения предпочтительного события, которое позволит ему перейти в следующее нормальное состояние. В случае ошибки поставщик получит событие, которое отличается от ожидаемого. Тем не менее такое событие также может быть обработано поставщиком.

9

Для тех читателей, кто незнаком с термином СОМ, стоит упомянуть, что это чрезвычайно важная архитектура Windows, позволяющая создавать программы в виде взаимодействующих друг с другом объектов. Объекты СОМ можно написать с помощью различных языков программирования, в том числе С, С++ и Visual Basic. Два объекта СОМ могут быть расположены на одной локальной системе или одновременно выполняться на двух удаленных системах. Два объекта могут выполняться в контексте одного процесса (в локальной системе) или же в двух отдельных процессах. В последнем случае предоставляются специальные механизмы для обеспечения взаимодействия этих объектов. Таким образом, внепроцессиый поставщик — это поставщик, реализованный в виде объекта СОМ и выполняемый в отдельном контексте процесса.

Инфраструктура теневого копирования в Windows ХР и Windows Server 2003 предоставляет базовые функции, необходимые для управления подсистемой хранения данных, включая следующие:

определение момента времени, в который должен создаваться моментальный снимок;

предоставление служб синхронизации для приложений, баз данных, операционных систем и файловых систем для чистки кэшированных данных, приостановки записи, создания моментальных снимков и предоставления уведомлений приложениям, базам данных и элементам операционных систем о возможности продолжения нормального режима работы;

предоставление. единого API, который может использоваться во время операций резервного копирования и восстановления;

предоставление общей платформы для управления моментальными снимками.

Инфраструктура теневого копирования Microsoft поддерживает обработку набора томов, для которых моментальный снимок должен быть сделан как для одного тома. Если одна операция завершится неудачно, неудача постигнет и все другие операции. Кроме того, инфраструктура теневого копирования Microsoft выдает запрос (поставщику моментального снимка) на удаление моментального снимка, когда запрашивающее приложение завершило его обработку. Если необходимо, чтобы моментальный снимок оставался доступным для последующего использования, поставщик моментальных снимков или запрашивающее приложение должны предоставить необходимые функции. Независимые поставщики программного обеспечения разрабатывают приложения, которые на основе архитектуры теневого копирования создают и каталогизируют несколько моментальных снимков, а также управляют ими; такие программы не поставляются в комплекте с Windows Server 2003.

5.6.1 Модули записи

Модули записи моментальных снимков представляют собой приложения, которые записывают данные. К модулям записи относятся программы Microsoft Exchange, Microsoft SQL Server 2000, SAP и Oracle. Компания Microsoft и независимые поставщики программного обеспечения разрабатывают системы, поддерживающие запись моментальных снимков. При этом модули записи моментальных снимков должны быть реализованы с помощью набора SDK. В частности, модули записи получают от службы моментальных снимков два события, в результате чего приложения прекращают запись данных на диск, а также отдельное событие, позволяющее продолжить запись (это событие указывает на успешное создание моментального снимка). Существуют и другие события, которые может генерировать служба создания моментальных снимков. Дополнительная информация об этих событиях доступна в наборе SDK. Так как приложения могут определять целостность получаемых данных, операции сохранения должны проводиться достаточно быстро.

Необходимо также отметить одно важное преимущество архитектуры службы теневого копирования томов по сравнению с традиционными механизмами создания моментальных снимков, основанными на аппаратных решениях. При использовании в Windows 2000 и более ранних версиях традиционных механизмов аппаратное обеспечение не имело возможности «узнать» состояние приложений, программного обеспечения операционной системы и содержимого кэша. Это означает, что целостность заметного процента моментальных снимков нарушена. Более того, единственным способом определения целостности моментального снимка был запуск проверки целостности в конкретном приложении, на что уходило несколько часов.

В то же время при использовании архитектуры теневого копирования томов можно не только аннулировать содержимое кэша и приостановить one- рации записи, но и проверить целостность снимка за несколько минут. Как только приложениям выдается событие продолжения записи, служба теневого копирования томов запрашивает у приложений сведения об успешной задержке записи между событиями остановки и продолжения записи. Если один из модулей записи не смог остановить запись данных на диск после прихода соответствующего события, создание моментального снимка можно считать неудачным.

От модулей записи моментальных снимков ожидаются данные, необходимые для резервного копирования и восстановления. К ним относятся, например, список файлов, которые требуется скопировать или исключить из процесса копирования, а также группа объектов, которые должны обрабатываться в виде единого набора. Такие данные сохраняются службой создания моментальных снимков в документе метаданных модуля записи, который имеет формат XML. Модули записи могут использовать документ для хранения других необходимых данных. При восстановлении данных приложение предоставляет набор данных записавшему приложению, которое и проводит операцию восстановления.